Jang, Ha-Na;Sung, Jin-Ho;Choi, Hang Seok;Seo, Yong-Chil
Korean Chemical Engineering Research
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v.55
no.6
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pp.846-853
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2017
Cold bed and $30kW_{th}$ pilot bed tests using circulating fluidized bed (CFB) were conducted to apply oxy-fuel technology for waste sludge combustion as a carbon capture and storage technology. In cold bed test, the minimum fluidization velocity ($u_{mf}$) and superficial velocity for fast fluidization was determined as 0.120 m/s and 2.5 m/s, respectively. In the pilot test, air and oxy-fuel combustion experiments for waste sludge were conducted using CFB unit. The flue-gas temperature in 21~25% oxy-fuel combustion was higher than that of air and up to 30% oxy-fuel combustion. In addition, the concentration of carbon dioxide was more than 80% with the oxygen injection range from 21% to 25% in oxy-fuel CFB waste sludge combustion.
This paper focuses on the combustion characteristics of blended coals with bituminous and sub-bituminous coals under air and oxy-fuel combustion conditions. The effects of oxygen concentration and blending ratio on the combustion characteristics were experimentally investigated using a thermogravimetric analyser (TGA). Characteristic temperatures including ignition, burnout temperature and activation energy were determined from TG and DTG combustion profiles. As oxygen concentration increased and the presence of sub-bituminous coal, characteristic temperatures and activation energy decreased. The ignitability, reactivity and kinetics have all been greatly improved under oxy-fuel combustion conditions. Based on this, co-firing with bituminous and sub-bituminous coals under oxy-fuel combustion conditions may be suggested as an alternative method to the fuel flexibility and cost-effective power production with carbon capture and sequestration.
Tak, Sang-Hyun;Park, Sung-Ku;Kim, Tong-Seop;Sohn, Jeong-Lak;Lee, Young-Duk
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.33
no.12
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pp.968-976
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2009
As the global warming becomes a serious environmental problem, studies of reducing $CO_2$ emission in power generation area are in progress all over the world. One of the carbon capture and storage(CCS) technologies is known as oxy-fuel combustion power generation system. In the oxy-fuel combustion system, the exhaust gas is mainly composed of $CO_2$ and $H_2O$. Thus, high-purity $CO_2$ can be obtained after a proper $H_2O$ removal process. In this paper, an oxy-fuel combustion cycle that recovers the waste heat of a high-temperature fuel cell is analyzed thermodynamically. Variations of characteristics of $CO_2$ and $H_2O$ mixture which is extracted from the condenser and power consumption required to obtain highly-pure $CO_2$ gas were examined according to the variation of the condensing pressure. The influence of the number of compression stages on the power consumption of the $CO_2$ capture process was analyzed, and the overall system performance was also investigated.
The oxy-fuel combustion is $CO_2$ capture technology that uses mixture of pure $O_2$ and recirculated exhaust as oxidizer. Currently some Oxy-fuel power plants demonstration project is underway in worldwide. Meanwhile research project for converting 125 MWe Young-Dong power plant to 100 MWe oxy-fuel power plants is progress. In this paper, 1 D process analytical approach was applied for conducting process design and operating parameters sensitivity analysis for oxy-fuel combustion of Young-Dong power plant. As a result, appropriate gas recirculation rates was 74.3% that in order to maintain normal rating superheater, reheater steam temperature and boiler heat transfer patterns. And boiler efficiency 85.0%, CPU inlet $CO_2$ mole concentration 71.34% was predicted for retrofitted boiler. The oxygen concentration in the secondary recycle gas is predicted as 27.1%. Meanwhile the oxygen concentration 22.4% and moisture concentration 5.3% predicted for primary recycle gas. As the primary and secondary gas recirculation increases, then heat absorption of the reheater is tends to increases whereas superheater side is decreased, and also the efficiency is tends to decrease, according to results of sensitivity analysis for operating parameters. In addition, the ambient air ingression have a tendency to lead to decline of efficiency for boiler as well as decline of $CO_2$ purity of CPU inlet.
The aim of this study is to investigate the parametric characteristics on regenerative system with oxy-fuel combustion by experiment. Regenerative system with a pair of oxygen burners and regenerators is used for evaluating regenerator characteristics according to design parameters such as ball (regenerator medium) size, regenerator weight, and bypass of exhaust gas. The temperature profiles with time are varied by ball size and regenerator weight. The bypass of exhaust gas shows that the heat recovery ratio increases while the regenerating temperature efficiency slightly decreases.
A novel oxy-fuel burner for a boiler has been devised and composed into a 50 kW class boiler system. A series of test has been conducted to show the characteristics of combustion, exhaust gas and the boiler. Numerical simulations have been also performed and validated against the experimental data to discuss detailed physics. The oxy-fuel burner can effectively heat the combustion chamber with the significantly reduced combustion gas, which enables to realize the compactness of the system. The composition of exhaust gas reveals that the sealing of the system is crucial to achieve high $CO_2$ concentration and low $NO_X$ emission.
Kim, Ho-Keun;Lee, Sang-Min;Ahn, Kook-Young;Kim, Yong-Mo
한국연소학회:학술대회논문집
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2006.04a
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pp.63-68
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2006
Effects of oxidizer inlet velocity on NO emission characteristics of 0.2MW oxy-fuel combustor have been experimentally investigated. The NO formation process in the oxy-fuel combustion is extremely sensitive even for the small fraction of nitrogen in oxidizer. By increasing the oxidizer velocity, flame length is reduced due to the enhanced turbulent mixing. The increased oxidizer velocity also results in the decreased flame temperature through the elevated entrainment rate of the recirculated product and the corresponding NO emission is drastically decreased. Experimental results clearly indicate that the entrained product gases play a crucial role to decrease the temperature at the flame zone and the post flame zone where the thermal NO is mainly formed.
Future power plants will be required to adopt some type of carbon capture and storage (CCS) technologies to reduce their CO2 emissions. One of distinguished CCS techniques expected to resolve the green house effect is to apply the oxy-fuel combustion technique to power plant, and a lot of research/demonstration programs have been going on in the world. In this paper, CO2-capturing power plants based on gas turbine and oxy-fuel combustion are investigated over several types of configurations. As a prior step, simulation model for 500 MW-class combined cycle power plant was set and was used as a reference case. The efficiencies of several power plants was compared and the advantages and disadvanteges was investigated.
In recent years, the usage of fossil fuels has caused problems of climate change and global warming. Because the combustion of fossil fuels is related to the production of greenhouse gases ($CO_2$, $CH_4$, etc.), new technology in the field of combustion is needed in order to handle the crisis of climate change and the global warming. As one of the efforts to reduce the emission of greenhouse gases, the concept of regenerative oxy-fuel combustion for energy efficiency and carbon capture was suggested, In the current study, the development of an industrial regenerative oxy-fuel combustion furnace was introduced, which has been being performed at Korea Institute of Energy Research (KIER).
Kim, Jungeun A.;Park, Sanghyun;Kim, Young Ju;Kim, Hyeok-Pil;Ryu, Changkook
한국연소학회:학술대회논문집
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2012.11a
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pp.71-73
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2012
With numerical simulations, this study investigated the combustion and heat transfer of three different coals under air- and oxy-fuel combustion in a 100 MWe boiler. The boiler is retrofitted to an opposed-firing type while maintain the original furnace shape of downshot firing. The boiler achieved good combustion in both combustion modes for three coals tested. However, the contribution of gasification reactions by $CO_2$ and $H_2O$ significantly increased due to the lack of gaseous mixing. This was different from a typical front-wall firing boiler, which showed larger contribution of char oxidation during air-coal combustion. The wall heat flux was lower in oxy-coal mode at a $O_2$ level of 27%, which has to be considered in further development of the process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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